Oglekļa šķiedras parasti apvieno ar epoksīdu sveķiem, lai veidotu kompozītmateriālu. Šis kompozītmateriāls manto vairākas priekšrocības, piemēram, īpašu stiprību, specifisku moduli, noguruma stiprību un pašas oglekļa šķiedras enerģijas absorbciju un triecienizturību. Tajā pašā laikā tas pārmanto epoksīdu. Resin formula dizains ir elastīgs un daudzveidīgs, un pieteikums ir mērķtiecīgi. Salīdzinot ar alumīnija sakausējuma struktūras detaļām, oglekļa šķiedru kompozītmateriālu svara samazināšanas efekts var sasniegt 20% līdz 40%. Salīdzinājumā ar tērauda metāla detaļām oglekļa šķiedru kompozītmateriālu svara samazināšanas efekts var sasniegt 60% līdz 80%. Izmantojot oglekļa šķiedru kompozītmateriālus, tas ne tikai samazina visa transportlīdzekļa kvalitāti, bet arī ir ietekmējis un daļēji mainījis automobiļu ražošanas procesu.
1 Procesa tips
Oglekļa šķiedru pastiprināti polimēri (CFRP) attiecas uz materiālu, kas iegūts, apvienojot oglekļa šķiedras kā pastiprinošu fāzi ar termoplastisku vai termoreaktīvu sveķu materiālu. CFRP kompozītmateriālu ražošanas tehnoloģija galvenokārt ietver prepreg un šķidruma veidošanas procesus. Oglekļa šķiedras pastiprinātu polimēru matricu kompozītu procesu veidu salīdzinošā analīze parādīta 1. tabulā.
2 Automobiļu detaļu savienojuma montāžas tehnoloģija
Apvienotā salikšana starp kompozītu automobiļu detaļām un savienojumu starp saliktām detaļām un metāla detaļām ir neizbēgama problēma. Kompozītmateriāls ir anizotropisks, starpslāņa izturība ir relatīvi zema un plastika ir maza, kas padara salikto savienojumu konstruēšanu un analīzi daudz sarežģītāku nekā metāls. Savienojums starp tradicionālajām automobiļu rūpniecības metāla daļām nav piemērojams kompozītmateriāliem. Tādēļ savienojumiem ir izšķiroša nozīme, lai saprastu un uzlabotu automobiļu kompozītu savienojumu un drošību.
Vietējo stresa koncentrāciju izraisa šķelto šķiedru nepārtrauktība. Kompozītu locītavas parasti ir visvājākā saikne vispārējā struktūrā, tādēļ kopīga stipruma nodrošināšana ir kompozītmateriālu struktūras dizaina elements. Kompozītmateriāli galvenokārt tiek iedalīti trīs kategorijās, proti, līmētās šuves, mehāniskās locītavas un abu hibrīdu savienojumi. Termoplastiskajiem kompozītmateriāliem ir arī metināšanas paņēmieni. Kompozītu kopīgu tehnoloģiju dizains jānosaka, pamatojoties uz sastāvdaļu un dizaina prasību specifisku izmantošanu.
2.1 līme savienojumu
Salīdzinājumā ar mehānisko savienojumu galvenā savienošanas tehnoloģijas priekšrocība ir tāda, ka nav atvēruma izraisītas sprieguma koncentrācijas, tiek samazināta konstrukcijas kvalitāte, izturība pret nogurumu, vibrācijas slāpēšana un izolācijas izturība ir laba, izskats ir gluds un gluda, savienošanas process ir vienkāršs, un nav elektroķīmiskās korozijas problēmu. Tomēr piesaistes tehnoloģijai ir arī dažas nepilnības, piemēram, saspiešanas kvalitātes kontroles grūtības, liela saistīšanās spēka izkliede, uzticamu pārbaudes metožu trūkums, stingras prasības virsmas apstrādei un savienošanas virsmas savienošanas procesam. Oglekļa šķiedru kompozītajam ķermenim galvenais savienojums ir līmēšana.
2.2 Mehāniskais savienojums
Mehāniskie savienojumi parasti izmanto kniedes un skrūves, un tie ir visizplatītākais savienojuma veids. Mehāniskās pieslēguma galvenā priekšrocība ir savienojuma augsta uzticamība, atkārtota demontēšana un montāža apkopes vai nomaiņas laikā, vajadzība risināt virsmu, un ietekme uz vidi ir relatīvi maza. Galvenais mehāniskās savienošanas trūkums ir tas, ka tas paaugstina kvalitāti, izraisa stresa koncentrāciju un izraisa elektroķīmisko koroziju saskarē ar kompozītu. Nažu savienojuma un skrūvju savienojuma salīdzinājums parādīts 1. attēlā.
2.3 Jaukts savienojums
Lai uzlabotu savienojuma drošību un integritāti, dažās svarīgās pieslēguma daļās vienlaicīgi tiek izmantota hibrīda savienojuma līmes savienojuma un mehāniskā savienojuma metode, un divu savienojuma metožu priekšrocības tiek pilnībā izmantotas, lai nodrošinātu pietiekamu spēks un augsts pieslēguma punkts. uzticamība.
2.4 Metināšana
Metināšanas tehnoloģija galvenokārt tiek izmantota termoplastisko kompozītmateriālu detaļām. Pamatprincips ir sveķu sildīšana uz kausēta termoplastiska kompozīta virsmas, pēc tam spiedienam un pievienošanai. Ir trīs galvenās metināšanas metodes: ultraskaņas metināšana, elektriskā indukcijas metināšana un pretestības metināšana. Metināšanas priekšrocības ir labs savienojuma efekts un īss cikls, virsmas apstrāde, augsta locītavas izturība, zems spriegums uc; trūkums ir tas, ka to nav viegli izjaukt, un ir nepieciešams pievienot vadošus materiālus vai stieples. Turklāt kompozītmateriāla konstrukcijas elementa formēšanas procesā metāla savienotājs var tikt iestrādāts šķiedru sagatavē, un kompozītmateriāls un metāla iegultā detaļa pēc līmes ir integrēti, un salikto detaļu var savienot ar metālu, kas ir iestrādāts sastāvdaļa, lai izvairītos no mehāniski bojāta kompozītmateriāla.
3 Automašīnu lietošanas priekšrocības
Izvēloties automobiļu materiālus, piemēram, mehāniskās īpašības, vieglo svaru, materiālu stabilitāti, materiālu apzīmējamību un apstrādājamību, jāņem vērā vairāki faktori. Katrs faktors būtiski ietekmēs automašīnas dizainu, ražošanu, pārdošanu un izmantošanu. Pēdējos gados Oglekļa šķiedrām stiegrotie polimēri (CFRP) ir kļuvuši par jaunu automobiļu materiālu ar savām veiktspējas īpašībām. Ar oglekļa šķiedru pastiprinātas polimēru matricas kompozītam ir šādas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem automobiļu materiāliem.
3.1 Lieliskas mehāniskās īpašības
Oglekļa šķiedru pastiprinātas sveķu matricas kompozīta (CFRP) blīvums ir no 1,5 līdz 2 g / cm3, kas ir tikai 1/4 līdz 1/5 parastā oglekļa tērauda, un ir aptuveni par 1/3 vieglāks nekā alumīnija sakausējums, bet oglekļa šķiedra kompozītmateriāls Visaptverošās mehāniskās īpašības ir ievērojami labākas par metāla materiālu īpašībām un stiepes izturība ir 3 līdz 4 reizes lielāka nekā tērauda. Tērauda un alumīnija noguruma stiprība ir no 30% līdz 50% no stiepes izturības, bet CFRP var sasniegt 70% līdz 80%. Tajā pašā laikā CFRP arī ir labākas vibrācijas īpašības nekā vieglajam metālam. Piemēram, vieglajam sakausējumam vajadzīgi 9 punkti, lai apturētu vibrāciju. Oglekļa šķiedru kompozītmateriālu var apturēt 2 sekundes, un īpašais stiprums un specifiskais modulis ir augsts.
3.2 Apzīmējams
Oglekļa šķiedru kompozītmateriāls ir izturīgs un var samērīgi izvēlēties pamatmateriālu atbilstoši darbības prasībām, izstrādāt šķiedru izvietojumu un saliktā materiāla strukturālo formu un elastīgi noformēt izstrādājumu. Piemēram, organizējot oglekļa šķiedras spēka virzienā, kompozītmateriāla izturības anizotropiju var pilnībā izmantot, tādējādi panākot materiālu saglabāšanas un kvalitātes samazināšanas mērķi. Izstrādājumiem, kuriem nepieciešama izturība pret koroziju, dizainam var izvēlēties pamatmateriālu ar labu izturību pret koroziju.
3.3 Iespējama integrēta ražošana
Modularitāte un integrācija ir arī automobiļu struktūras attīstības tendence. Kompozītmateriālu veidošanas laikā ir viegli veidot izliektas dažādu formu virsmas, kas ļauj integrēt automašīnu detaļu ražošanu. Integrētā formēšana var ne tikai samazināt detaļu skaitu un veidņu skaitu, samazināt detaļu un citu procesu skaitu, kā arī būtiski saīsināt ražošanas ciklu. Piemēram, ja automobiļa priekšējā gala modulis ir izgatavots no oglekļa šķiedru kompozītmateriāla, tas var realizēt integrētu integrētu formēšanu, izvairoties no lokālās sprieguma koncentrācijas, ko izraisa pēc tam pielāgota metināšana un metāla detaļu turpmāka apstrāde, kā arī automobiļu detaļu samazināšana, vienlaikus nodrošinot precizitāti un uzlabojot veiktspēju. Kvalitāte, samazinot ražošanas izmaksas.
3.4 Enerģijas absorbcija un triecienizturība
Oglekļa šķiedru pastiprinātas sveķu matricas kompozīcijai (CFRP) ir noteikta viskoelastība, un starp oglekļa šķiedru un matricu ir nedaudz lokāls relatīvs kustīgums, kas var radīt starpsavienojumu berzi. Saskaņā ar viskoelastības un starpfaktora berzes sinerģiju, CFRP daļām ir labāka enerģijas absorbcija un triecienizturība. No otras puses, īpaši savīti oglekļa šķiedru kompozītu sadursmju enerģijas absorbējošā struktūra sadala ātrākos sadursmēs mazākos fragmentos, absorbē lielu trieciena enerģiju un tā enerģijas absorbcijas spēja ir 4 līdz 5 reizes lielāka nekā metāla materiālu, kas var efektīvi uzlabot transportlīdzekli. Drošība, lai aizsargātu dalībnieku drošību.
3.5. Laba pretkorozijas izturība
Ar oglekļa šķiedru pastiprinātu polimēru matricas kompozītmateriālu galvenokārt veido oglekļa šķiedru pakulas un sveķu materiāli, kā arī izcila skābju un sārmu izturība. Tiem pašiem izgatavotajiem automobiļu detaļām nav nepieciešama pretkorozijas virsmas apstrāde, tām ir laba pretestība pret laika apstākļiem un novecošanās, un parasti tas ir ilgāks par 2 līdz 3 reizes lielāks nekā tērauda.
3.6 Laba temperatūras veiktspēja
Oglekļa šķiedrai ir ļoti stabila veiktspēja zem 400 ° C un daudz nemainās 1000 ° C temperatūrā.
3.7. Laba izturība pret nogurumu
Ar oglekļa šķiedru pastiprināts materiāls kavē šķiedru noguruma plaisu pieaugumu, un tā izturība pret nogurumu var sasniegt 70-80%. Oglekļa šķiedras struktūra ir stabila, un kompozītmateriāla izturība pēc stresa noguruma cikla pārbaudes ir miljoniem reižu. Tajā joprojām ir 60%, bet tērauds un alumīnijs ir attiecīgi 40% un 30%, bet FRP - tikai no 20% līdz 25%. Tāpēc oglekļa šķiedru kompozītmateriālu noguruma pretestība ir piemērota plašam pielietojumam autobūves nozarē.
4 Jaunas enerģijas pasažieru transportlīdzekļu ekonomiskā analīze
Sakarā ar oglekļa šķiedras atsauci ķermeņa svaru var samazināt par vairāk nekā 50%. Piemēram, ņemot vērā svara zudumu 100 kg tipiskā A klases modeļa, visa transportlīdzekļa svars ir ļoti acīmredzams. To var izskaidrot no sekojošiem aspektiem: 1 par 1 Pasažieru automašīnai ar braukšanas attālumu 300 km un enerģijas patēriņu 45 kWh, to pašu braukšanas diapazonu var samazināt par 3.6kW · h nozares eksperts "100 kg / svara samazināšana un 8% braukšanas diapazona pieaugums ". Akumulatora taupīšanas izmaksas ir aptuveni 0.6 miljoni juaņa; 2, ar dzīves ciklu 400 000 kilometru un vidējo elektroenerģijas cenu 0,9 juaņas / kW · h, elektroenerģijas izmaksas var ietaupīt transportlīdzekļa aprites ciklā 400 000/100 × 1,2 × 0,9 = 0,32 miljoni juaņa. 100km ietaupa 1.2kW · h elektrības aprēķins); 3 Oglekļa šķiedru materiālu pielietošanas dēļ, ņemot vērā 50 000 transportlīdzekļu ražošanas apjomu, ietaupītie ieguldījumi tehnoloģijā un aprīkojumā tiek pārveidoti par elektrisko transportlīdzekļu ekonomiskajiem ekvivalentiem katrā transportlīdzeklī. Amortizācija ietaupīs aptuveni 2000 juaņa; 4, jo process ir racionalizēts, personāla izmaksas var ietaupīt vismaz 1000 juaņa / Taivāna.
Kopumā vidējās izmaksas uz vienu transportlīdzekli ir 0,6 + 0,432 + 0,2 + 0,1 = 1,33 miljoni, bet šīs izmaksas nav pietiekamas, lai kompensētu paša materiāla izmaksu pieaugumu oglekļa šķiedras ieviešanas dēļ. Var redzēt, ka oglekļa šķiedras ķermeņa izmantošanai joprojām ir liela problēma. Ja jūs vēlaties reklamēt vieglu ķermeni, jūs varat sākt tikai no investīciju samazināšanas tehnoloģijās un aprīkojumā. Kopumā vidējās izmaksas uz vienu transportlīdzekli ir 0,6 + 0,432 + 0,2 + 0,1 = 1,33 miljoni, bet šīs izmaksas nav pietiekamas, lai kompensētu paša materiāla izmaksu pieaugumu oglekļa šķiedras ieviešanas dēļ. Var redzēt, ka oglekļa šķiedras ķermeņa izmantošanai joprojām ir liela problēma.
Ja jūs vēlaties reklamēt vieglu ķermeni, jūs varat sākt tikai no investīciju samazināšanas tehnoloģijās un aprīkojumā.
Ja automašīna realizēs oglekļa šķiedras ķermeņa masveida ražošanu, oglekļa šķiedras materiāla izmaksas patiešām ievērojami samazināsies, un viss nozares efekts būs diezgan liels, un ekonomiskie ieguvumi kļūs arvien acīmredzamāki. Tos analizē tikai no oglekļa šķiedras viedokļa. Ja mēs uzskatu faktoru, kas samazina alumīnija sakausējuma ķermeņa svaru par 50 kg, ekonomiskais efekts ir pašsaprotams.
5 ķermeņa attīstībai
Ņemot vērā oglekļa šķiedru stiegrotu kompozītmateriālu īpašības, automobiļu ražotāji pakāpeniski atbalsta šādus materiālus. Tiek lēsts, ka autobūves nozarē oglekļa šķiedras izmantošana pieaug vidēji par 34% gadā un sasniegs 23 000 tonnas līdz 2020. gadam. 2. attēls ir ceļvedis oglekļa šķiedras stiegrotu kompozītu attīstībai ķermenī.
Pašlaik oglekļa šķiedru pastiprinātus kompozītmateriālus galvenokārt izmanto ķermeņa segumiem, dekoratīvajām daļām un struktūras elementiem uz ķermeņa. Piemēram, BMW ir izmantojis oglekļa šķiedru kompozītus, lai izgatavotu ķermeņa struktūras detaļas dažādos modeļos, ko tā ir izstrādājusi, un tas ir kļuvis par svarīgu brīdi oglekļa šķiedru kompozītam automobiļu ražošanā. Vienlaikus BMW arī sadarbojās ar SGL (SGL), lai ieguldītu 100 miljonus eiro, lai attīstītu zemu izmaksu oglekļa šķiedru un palielinātu oglekļa šķiedru ražošanu no 3000 tonnām gadā līdz 9000 tonnām, lai apmierinātu pieaugošos BMW i-sērijas elektriskos transportlīdzekļus un citi. Modeļu pieprasījums.
6 Secinājums
Kopumā nākotnē oglekļa šķiedru pastiprinātas sveķu matricas kompozīti (CFRP) ir kļuvuši par nozīmīgu attīstības virzienu jauniem automobiļu materiāliem, pateicoties to unikālajām veiktspējas priekšrocībām. Tomēr, ja šis materiāls ir jāatbalsta un jāpiemēro autobūves nozarē, ir nepieciešams uzsākt nozares, akadēmisko aprindu un pētījumu kopīgu izpēti un izstrādi no šādiem aspektiem: 1 turpināt meklēt zemākas izmaksas par oglekļa šķiedras prekursoru; 2 izstrādāt oglekļa šķiedru ražošanas jaunus procesus, piemēram, prekursoru materiālu stabilitāti. 3; optimizēt oglekļa šķiedru ražošanas procesa parametrus vai izmantot nano-oglekļa šķiedru, lai vēl vairāk uzlabotu CFRP kompozītu efektivitāti; 4 izstrādāt ātras un efektīvas CFRP detaļu formēšanas ražošanas tehnoloģijas, piemēram, ātras cietēšanas tehnoloģijas, kompozītmateriālu plūsmas kontroles tehnoloģijas; 5 Izmantojiet datoru simulācijas analīzes tehnoloģiju (CAE), lai izvēlētos dažādus oglekļa šķiedru kompozītmateriālus un optimizētu liešanas procesa parametrus.
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- --------------
XIAMEN LFT COMPOSITE PLASTIC CO, LTD.
Koncentrēšanās uz (LFT-G, LFRT) Pētniecība un attīstība un ražošana: PA, PP, TPU, PPS, PBT, PPA garās stikla šķiedras un oglekļa šķiedras nepārtrauktā infiltrācija termoplastiska kompozītmateriāla armatūras sērija inženiertehniskā plastmasa
Ja jums nepieciešama plašāka informācija, lūdzu, sazinieties ar mani.
Mike Lee
E-pasts: sale02@lfrtplastic.com
Mobilais tālrunis: + 86-180-5026-9764 (wechat / whatsapp / skype)
Tīmekļa vietne: www.lfrt-plastic.com
Pievienot: Nr.27 Hongxi Road, Tiangong Chuangxin tehnoloģiju parks, Maxiang Town, Xiang'an Dist., Xiamen, Fujian, China.
